汽車機械式變速器設計機械式變速器設計第一節(jié)

概述第二節(jié)

變速器傳動機構布置方案第三節(jié)

變速器主要參數(shù)的選擇第四節(jié)

變速器的設計與計算第五節(jié)

同步器設計第六節(jié)

變速器操縱機構機械式變速器設計第一節(jié)

概述里一

、功

用串改變轉矩、轉速串中斷動力傳遞串使汽車獲得倒退行駛能力串具有動力輸出功能二、組成

串操縱機構4

傳動機構第一節(jié)

概述

串三、設計要

求1、保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性

出2、設置空擋，用來切斷動力4

3、設置倒

擋

，使汽車能倒退行駛4

4、設置動力輸出裝置，需要時進行功率輸出4

5、換

擋迅速、省力、方便46、工作可靠，無跳檔、亂擋、換擋沖擊現(xiàn)象

坐7、傳動效率要高48

、工作噪聲低4

9、輪

廓尺寸和質(zhì)量小，成本低，維修方便機械式變速器設計第

一節(jié)概述機械式變速器液力自動變速器A綜合式無

級

式有級式行星齒輪式中間軸式兩軸式四、分類機械式變速器設計按傳動比

按操縱機構

按傳動機構多中間軸

雙中間軸單中間軸固定軸式旋轉軸式雙

離

合

自

動

變

速

器

呵機

械

自

動

變

速

器無

級

自

動

變

速

器手動變速器自動變速器AMTcVT第二節(jié)變速器傳動機構布置方案里一

、傳動機構布置方案分析1.固定軸式變速器

4(1)兩軸式變速器6變速器殼體

齒輪箱體三擋、四擋

一擋、二擋同步器

同步器機械式變速器設計四擋齒輪

二擋齒輪

一擋齒輪

五擋運行齒環(huán)

三擋齒輪換擋機構殼體五擋同gif5.net倒擋齒輪五擋齒輪差速器

輸入軸

輸出軸機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案里一

、傳動機構布置方案分析1

.

固

定軸式變速器

4(1)兩軸式變速器串輸入軸的轉動方向與輸出軸的轉動方向相反些軸和軸承數(shù)少，結構簡單，輪廓尺寸小，易布置串中間檔位傳動效率高，噪聲低；串不能設置直接檔，高檔工作噪聲大，易損壞；串受結構限制，一檔速比不可能設計得很大；4多用于FF布置形式。機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案里一

、傳動機構布置方案分析41.固定軸式變速器

星(1)兩軸式變速器F)

u過

齋客廠上

客舉

巧

巧d)

e)

f)c)b))a)上

工理

草機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案里一

、傳動機構布置方案分析1

.

固

定軸式變速器

4(1)兩軸式變速器串圖3-1:輸出軸與主減速器主動齒輪一致(橫/縱區(qū)別)4前進檔常嚙合+倒檔滑動4

(f)全同步器換檔(含倒)出同步器多放置輸出軸(一檔主動齒輪小)4(d)

中加輔助支承第二節(jié)變速器傳動機構布置方案里一

、傳動機構布置方案分析1

.

固

定軸式變速器4

(2

)中間軸式變速器串多用于FR

乘用車和RR客車。一軸的前端經(jīng)軸承支

承在飛輪上，花鍵用來從動盤，而二軸末端經(jīng)花鍵與萬向

節(jié)連接。15GEAR機械式變速器設計gif5.LOWSPEEDOUTPUT=POWERFLOW第二節(jié)變速器傳動機構布置方案里一

、傳動機構布置方案分析1

.

固

定軸式變速器4(2)中間軸式變速器——四檔機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案里一

、傳動機構布置方案分析1

.

固

定軸式變速器4(2)中間軸式變速器——五檔JI舉巧齊廠

案

斉

真1a)

b)JI

舉

IJ1斉r

茶項Lr齋c)d)機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案里一

、傳動機構布置方案分析1

.

固

定軸式變速器4(2)中間軸式變速器——六檔齋

齋「a)

b)機械式變速器設計機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案里一

、傳動機構布置方案分析1.固定軸式變速器4

(2

)中間軸式變速器4

一軸后端與常嚙合主動齒輪制成一體串多數(shù)二軸前段支承在一軸后端孔內(nèi)(同軸/直接檔)串二級傳動方式使一檔速比較大(效率略低)出多采用同步器換擋

(一/倒檔可能不是)串多支承結構提高軸的剛度第二節(jié)變速器傳動機構布置方案里一

、傳動機構布置方案分析1

.

固

定軸式變速器4

(3)雙離合自動變速器串采用兩套變速器和兩個離合器，

一個變速器處于工作狀態(tài)時

另一變速器空轉，通過兩個離合器的切換來實現(xiàn)兩變速器交

替進入工作狀態(tài)，可在動力切斷時間很短的情況下完成換擋外變速器軸輸出軸離合器25

31離合冊2機械式變速器設計246離合器力第二節(jié)變速器傳動機構布置方案里一

、傳動機構布置方案分析1

.

固

定軸式變速器4

(3)雙離合自動變速器R37a)

b)

c)?R

4

51王

d)

e

f)?YL話YL機械式變速器設計機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案

串一、傳動機構布置方案分析出2.倒檔布置方案串與前進檔相比，倒檔使用率較低，而且都是在停車狀

態(tài)下實現(xiàn)換倒檔，故可采用直齒滑動齒輪方式換擋串為實現(xiàn)倒檔傳動，

一些方案利用在中間軸和第二軸之

間加入一個中間傳動傳動齒輪的方式，結構簡單，但

中間齒輪輪齒在最不利的正負交替對稱變化的彎曲應

力狀態(tài)工作串可利用聯(lián)體齒輪方案，使其在較有利的單向循環(huán)彎曲應力狀態(tài)下工作，并使倒檔傳動比略有增加第二節(jié)變速器傳動機構布置方案

串一

、傳動機構布置方案分析出2.倒檔布置方案d)

e)f)g)生1b)

c)機械式變速器設計u1a)機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案

串一、傳動機構布置方案分析出2.倒檔布置方案出倒檔設置在變速器左側或右側，在結構上均能實現(xiàn)，

不同之處在于掛倒檔時駕駛員移動變速桿方向不同。串為防止意外掛入倒檔，其掛檔力要大一些。4

倒檔位置最好單獨設置，便于掛倒檔。機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案

串一

、傳動機構布置方案分析出2.倒檔布置方案4

倒檔齒輪位于一二軸中心線右側，倒擋軸受力較小FF殯FFb)F下下Ba)F第二節(jié)變速器傳動機構布置方案

串一

、傳動機構布置方案分析出3.其他問題串由于接觸應力過高，常用檔位的輪齒表面易形成點蝕

損壞。通過將高檔齒輪布置在軸兩端支承點中間區(qū)域

的方式可以較少由軸的變形而引起的齒輪偏轉角，進

而提高齒輪壽命。串使用傳動比小于1的超速檔，能夠更充分地利用發(fā)動

機功率。但是與直接檔比較

，使用超速擋會使傳動效

率降低、工作噪聲增加。機械式變速器設計機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案串一

、傳動機構布置方案分析43.其他問題4傳動效率與所選用的傳動方案有關，包括

串傳遞動力時處于工作狀態(tài)的齒輪對數(shù)串每分鐘轉數(shù)墨傳遞的功率串潤滑系統(tǒng)的有效性串齒輪和殼體等零件的制造精度機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案

坐二、零部件結構方案分析1.齒輪形式

串直齒、斜齒形式

特點斜

齒直

齒備

注重合度大小工作噪聲小大接觸應力低高齒輪壽命長短軸向力有沒有影響軸承壽命應

用二檔以上各檔低檔、倒檔形式特點直齒滑動齒輪嚙合套換檔同步器換檔結

構簡單復雜最復雜軸向尺寸短居中長制造成本低較高高換檔沖擊有小沒有換檔噪聲有小沒有齒輪(嚙合套)壽命短較短長換檔時間長長短汽車加速性差較差好對換檔技術要求高

(熟練

)高低第二節(jié)變速器傳動機構布置方案坐二、零部件結構方案分析出2.換檔機構形式機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案坐二、零部件結構方案分析3

.防止自動脫檔方案出結構措施1:將兩接合齒的嚙合位置錯開，在嚙合時使接合齒端部超過被接合齒約1~3

mm。

使用中兩齒接

觸部分受到擠壓同時磨損，并在接合齒

端部形成凸肩，

阻止自動脫檔機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案坐二、零部件結構方案分析3

.防止自動脫檔方案出結構措施2:將嚙合套齒座齒厚切薄0.3-0.6,使換擋

后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，阻止自

動

脫檔此段切薄機械式變速器設計第二節(jié)變速器傳動機構布置方案坐二、零部件結構方案分析3

.防止自動脫檔方案出結構措施3:將接合齒工作面加工成斜面，形成倒錐角，使接合齒面產(chǎn)生阻止自動脫擋的軸向力；這種方

案比較有效，應用較多(將接合齒齒側設計成臺階形

狀，有相似效果)機械式變速器設計機械式變速器設計第

二

節(jié)

變速器傳動機構布置方案坐二、零部件結構方案分析出4.變速器軸承串圓錐滾子軸承串

直

徑

小

、寬度大，負荷高，容量大；串需要調(diào)整預緊度，裝配麻煩

，且磨損

后軸易歪斜；串

不適合用在線膨脹系數(shù)較大的鋁合金殼體上。出滾針軸承串摩擦損失小

、傳動效率

高

；津徑向配合間隙小、定位及運轉精度高，有利于齒輪嚙合；

串

用于齒輪與軸有相對運動的地

方

；出

滑動軸套串

徑向配合間隙大、易磨損；出間隙增大，齒輪的定位和運轉精度下降，工作噪聲增加。出制造容易、成本低。第二節(jié)變速器傳動機構布置方案坐二、零部件結構方案分析45.變速器殼體出變速器殼體要盡可能小，同時質(zhì)量也要小，并具有足夠大的剛度，用來保證軸和軸承工作時不會歪斜。串橫向斷面尺寸應保證能布置下

齒

輪

，而且設計時還應注意到殼體側面的內(nèi)壁與轉動齒輪齒頂之間

留有5~

8mm的間隙。出齒輪齒頂?shù)阶兯倨鞯撞块g要留有不小于15mm

的間隙串加強肋串注油孔和放油孔(通氣孔)4動力輸出孔機械式變速器設計機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇里一、檔數(shù)座增加檔數(shù)，可以改善汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性和平均車速；串在傳動比范圍不變的條件下，檔數(shù)增加會使相鄰擋位之間的傳動

比比值減小，使換檔容易；串要求相鄰檔位速比比值在1.8以下，該值越小換檔越容易；串高擋區(qū)相鄰檔位之間的速比比值，要比低檔區(qū)的小。機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇里一、檔數(shù)串但檔數(shù)增多，將使結構復雜，輪廓尺寸和質(zhì)量加大，換擋頻率增

高將增加換檔難度。4

乘用車44~5個檔位，排量大用5檔；4貨車串裝載量2.0~3.5t(5

檔),4.0~8.0t

(6

檔)串多檔變速器用于總質(zhì)量大些的貨車和越野汽車上。機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇二、傳動比范圍串指變速器最低檔傳動比與最高檔傳動比的比值。串最高檔傳動比是1.0

(直接檔)或0.7~0.8

(

超

速

檔

);串最低檔傳動比選取的影響因素有：出

汽車最大爬坡能力；串

驅動輪與路面間的附著力；串主減速比；串驅動輪的滾動半徑；串

汽車的最低穩(wěn)定行駛車速。串傳動比范圍：串乘用車：3.0~4.5;輕型商用車：5.0~8.0;其它商用車輛更大第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串三、中心距A串

是指中間軸與第二軸或

(輸入軸與輸出軸)軸線之間的距離。串中

心距選取的影響因素：4

中心距小，則變速器的外形尺寸和質(zhì)量小；串但中心距越小，輪齒的接觸應力越大；且布置軸承不方便，殼體強度差；一擋小齒輪齒數(shù)可能過少；串特別是中心距過小，為保證強度會使變速器長度增加，影響軸的剛度和

齒輪的嚙合狀態(tài)。串應當在保證輪齒接觸強度等設計要求的前提下，盡量取小。機械式變速器設計機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇三、中心距A4

中間軸式變速器中心距的確定

串

根據(jù)經(jīng)驗公式初選中心距：A=Ka]7-maz-504K

為

中心距系數(shù)串乘用車8.9~9.3串商用車8.6~9.64多擋變速器9.5~11.04Temax

為發(fā)動機最大轉矩

(Nm)4

i1為變速器1檔傳動比4

ng為變速器傳動效率，取96%三、中心距A串乘用車變速器中心距的確定

座可以根據(jù)發(fā)動機排量進行初選

串排量越大，中心距越大串中心距的范圍串乘用車：65~80

mm;串商用車：80~170mm;串總質(zhì)量小，則中心距也小。第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇80廠0o

870-

咕60◎50

。

1

2

發(fā)動機排量/L·FF

車o

FR車4

為了檢測方便，中心距A

最好取為整數(shù)。機械式變速器設計0

03變速器中心距A/mm第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串四、外形尺寸串確定橫向尺寸的影響因素：4

齒輪直徑串殼體壁厚及其與齒輪之間的間隙出倒檔齒輪的布置串換檔機構形式和尺寸機械式變速器設計機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串四、外形尺寸坐

軸向尺寸的影響因素：串擋數(shù)：乘用車四擋(3.0~3.4)

A;商用車四擋(2.2~2.7)A;五擋(2.7~3.0)

A;六擋(3.2~3.5)

A。串換擋機構型式：選用同步器多

時

，取上限。機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串五、齒

輪

參數(shù)串1.模數(shù)——選取的影響因素：m影響因素要求m(mn)備

注制造工藝全部相同設計強度各檔不同減少噪聲減少m(mn)同時增加b減少質(zhì)量增加m(mn)同時減少b機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串五、齒

輪

參數(shù)出1.模數(shù)

—

—選取的一般原則：座對于乘用車減少噪聲有較大意義，應選用小模數(shù)；串對于商用車減少質(zhì)量有較大意義，應選用大模數(shù)；4

低檔齒輪用大模數(shù)，而高檔選

用小

模

數(shù)

；串應符合國家標準(GB/T1357—2008)

的規(guī)定。串接合齒模數(shù)選取的原則：串從工藝方面考慮，同一變速器的接合齒模數(shù)相同。串

選取較小的模數(shù)可使齒數(shù)增多，有利于換擋。模數(shù)車型齒

輪嚙合套轎

車微型、普通級2.25～2.752.0～3.5中級轎車2.75～3.00貨

車中

型3.5～4.5重

型4.5～6.03.5～5.0第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串五、齒

輪

參數(shù)出1.模數(shù)——模數(shù)的選用范圍

(mm)機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串五、齒

輪

參數(shù)42

.壓力角α串是指齒輪在嚙合點所受正壓力方向與該點速度方向所形成的銳角串壓力角選取的影響因素：α影響因素要求a齒輪嚙合重合度小傳動平穩(wěn)性小工作噪聲小輪齒抗彎強度大輪齒表面接觸強度大機械式變速器設計機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串五、齒

輪

參數(shù)串2.壓力角α串選取α的一般原則：出乘用車要加大重合度以降低噪聲，應選小壓力角串商用車要增大齒輪承載能力，應選大壓力角

串直齒輪28°

時強度最高；串斜齒輪25°

時強度最高。串符合國家標準的要求串齒輪α=20°串接合齒α=30°機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串五、齒

輪

參數(shù)42

.壓力角α4

國外有些乘用車變速器齒輪采用兩種壓力角：串

高擋齒輪采用小壓力角以減少噪聲；低

擋和倒擋齒輪采用較大壓力角以增加強

度

；串齒輪采用小壓力角和小模數(shù)時，必須采用大的齒高系數(shù)和大圓弧齒根，

以提高彎曲強度影響因素要求β傳動平穩(wěn)性大工作噪聲大輪齒強度大軸向力小機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串五、齒

輪

參數(shù)4

3.螺旋角β——選取的影響因素：機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串五、齒

輪

參數(shù)4

3.螺旋角β——選取的影響因素：串

螺旋角選取的一般原則：1

轎車變速器齒輪的螺旋角應大于貨車的；4

大于30°時，輪齒抗彎強度下降，因此低檔齒輪β應小些，以15°~

25°為宜；出β增大

時

，接觸強度持續(xù)提高，因此高檔齒輪β應大些；串中間軸上的軸向力應盡量抵消，以減輕軸承負荷。機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串五、齒

輪

參數(shù)4

3.螺旋角β——中間

軸上軸向力的平衡串抵消中間軸上兩對齒輪產(chǎn)生的軸向力(減少軸承負荷，提高軸承壽命)

串不同擋位齒輪螺旋角不同串在中間軸軸向力不大時，可將螺旋角設計成一樣的(工藝簡便)串中間軸上斜齒輪取右旋，第一、第二軸上斜齒輪應取為左旋串一、倒擋設計為直齒時，中間軸上的軸向力不能抵消(使用很少),此

時第二軸沒有軸向力作用第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇串五、齒

輪

參數(shù)4

3.螺旋角β——中間軸上軸向力的平衡Fa1=Fn1tanβ?Fa2=Fnztanβ?T=Fn1r1=Fnzr2串

軸向力：串根據(jù)4

得到中間

軸上兩斜齒輪軸向力平衡的條件：機械式變速器設計T1

Fn?24FRtF2—F2P?Fn[

B機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五

、齒輪參數(shù)4

3.螺旋角β——選用范圍車型β范圍轎

車兩軸式20°~25°中間軸式22?~34°貨

車18?~26°4當各對齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因造成中心距

不等時

，可以通過調(diào)整螺旋角消除第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五

、齒輪參數(shù)44.齒寬b影響因素要求b變

速

器的

軸向

尺

寸窄變

速

器的

質(zhì)

量窄輪

齒

磨

損

均

勻

性窄斜

齒

輪

工

作

平

穩(wěn)

性寬減

小

工

作

應

力寬機械式變速器設計機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五

、齒輪參數(shù)44.齒寬b串若要提高斜齒輪工作平穩(wěn)性，需要串齒輪寬度b加大，但質(zhì)量增

大

；串螺旋角β增大，但軸向力增大，軸承壽命下降；

串壓力角α減小(一般為標準

值

)

。4

當齒輪傾斜時，大齒寬則受力不均造成偏載，可能

導致磨損不均機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五

、齒輪參數(shù)44.齒寬b串選用范圍(通常根據(jù)模數(shù)來選定齒寬)串第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，使接觸應力降低，以提高傳動平穩(wěn)性和齒

輪壽命；串若模數(shù)相同，則擋位低的齒寬系數(shù)可取的稍大齒輪形式b齒寬系數(shù)kc齒輪直

齒kcm4.5~8.0斜

齒kcmn6.0~8.5接合齒(2~4)m第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五

、齒輪參數(shù)45.變位系數(shù)標準齒輪x=0

負變位齒輪x<0分度圓正變位齒輪x>0hahy齒條形刀具α機械式變速器設計sin'ax

mdb

d|c第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五

、齒輪參數(shù)45.變位系數(shù)4(1)

齒輪變位的目的4

消除齒輪根切現(xiàn)象，提高抗彎強度

出配湊中心距A串要求中間軸、第二軸上各對齒輪的中心距必須相同串

在模數(shù)已定時，為滿足傳動比的需要，各對齒輪的中

心距(齒數(shù)和)可能不相同，要配湊中心距串改善接觸強度，使傳動平穩(wěn)、耐磨損，并降低嚙合噪聲機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五

、齒輪參數(shù)45.變位系數(shù)4(2)

齒輪變位的分類串高度變位串

齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)之和等于零。串

可增加小齒輪的齒根強度，使它達到和大齒輪強度相

接近的程度。串

但不能同時增加一對齒輪的強度，也很難降低噪聲。

串角度變位串

齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。串角度變位既具有高度變位的優(yōu)點，又避免了其缺點機械式變速器設計機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五

、齒輪參數(shù)45.變位系數(shù)4(3)選取原則出對齒數(shù)和多的齒輪副，采用標準齒輪傳動或高度變位；!

對齒數(shù)和少的齒輪副應該采用正角度變

位

；墨為保證接觸應力低，應使高檔齒輪變位系數(shù)和盡可能取大；

出

為減少傳動噪聲，變位系數(shù)和

ζC可以取得少一些；4對低檔齒輪，應從保證大、小輪齒危險斷面齒厚相等條件

來選ζ1和ζ2,其中小齒輪的ζ>0。出

齒數(shù)少、有根切時應選取正變位修正。機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五

、齒輪參數(shù)45.變位系數(shù)4(4)實際應用串高檔位的

ζc均選用較小值，以獲得低噪聲傳動。串如：最高檔及一軸齒輪副的

ζc

約在-0.2~0.2。串檔位愈低，ζC應該逐漸加大，以獲得高強度?；纾阂粰n齒輪的

ζC可在1.0以上。機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五

、齒輪參數(shù)

串6.齒頂高系數(shù)串對重合度、輪齒強度

、工作噪聲、輪齒相對滑動速

度

、輪齒根切和齒頂厚度有影響出若齒頂高系數(shù)小，則重合度小、工作噪聲大；但輪

齒受到的彎矩減小，彎曲應力也減少串規(guī)定標準齒頂高系數(shù)為1第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五

、齒輪參數(shù)串6.齒頂高系數(shù)座為了增加重合度，降低噪聲和提高齒根強度，有些

變速器采用齒頂高系數(shù)大于1的細高齒制。出采用細高齒制時，必須保證齒頂厚度不小于0.3m

和

齒輪沒有根切和齒頂干涉串目前尚無統(tǒng)一標準，由各行業(yè)自行確定串1.05-1.9串許多變速器的一對主從動齒輪的齒頂高系數(shù)不同機械式變速器設計墾六、各檔齒數(shù)的分配串初選A、m和β以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動比和傳動方

案來分配各擋齒輪的齒數(shù)4

各擋齒輪的齒數(shù)比應該盡可能不是整數(shù)，以利齒面磨損均勻機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇7

T121

53H

舉

益H

q齊r91118624赤4A"機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇里六、各檔齒數(shù)的分配串

一檔傳動比串先求齒數(shù)和直齒zn=斜齒zn=輸入軸→i1→

i2→

i11→

i122Am2Acos

βm,出計算后取整，然后進行大小齒數(shù)的分配。出1.確定一檔齒輪的齒數(shù)第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇

里六、各檔齒數(shù)的分配出1.確定一檔齒輪的齒數(shù)串若Z??取

少，則

Z12/Z11比值較大，

則

：4

在i?已定的條件下，Z?/Z1

就小，于是Z,可多取些齒，便于在Z?

內(nèi)裝第二軸的前軸承，并使齒輪輪

輻有足夠的厚度。串要求齒輪1的外徑要小于軸承孔直徑。4Z??=15~17

(

乘

用

車

);Z1??=12~17(

商

用車

)4

計

算Z??=Zn-Z11機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六

、各檔齒數(shù)的分配

串2.對中心距A進行修正4

修正A

的

原

因

：Z被圓整過。串根據(jù)齒數(shù)和、變位系數(shù)等重新計算A

(精確到小數(shù)點

后兩位)。串再以修正后的A作為其余各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。機械式變速器設計機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇

里六、各檔齒數(shù)的分配43.確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù)Z、Z?串根據(jù)上式求得Z?、Z?,

進行圓整。

串

再重新核算傳動比和螺旋角。機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六

、各檔齒數(shù)的分配串4

.

確定其他各檔的齒

數(shù)

輸入軸→i1→

i2→

i8→

i7串設二檔齒輪為直齒，模數(shù)與一檔齒輪相同，

則4

根據(jù)上式可求得Z、Z?4齒數(shù)取整，核算傳動比和中心距，通過變位調(diào)整。機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六、各檔齒數(shù)的分配串4.

確定其他各檔的齒數(shù)輸入軸→i1→

i2→

i8→

i7串

設二檔為斜齒，螺旋角β8與常嚙合齒β2不同，有：串可求得Z7、Z8、β8;串齒數(shù)取整，核算傳動比和中心距，通過變位調(diào)整。串中間軸上齒輪軸向力相互抵消第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇

六

、各檔齒數(shù)的分配44.

確定其他各檔的齒數(shù)串其它各擋齒輪的齒數(shù)用同一方法確定。三檔：輸

入

軸→i1→

i2→

i6→

i5四檔：輸入軸

→輸出軸(無需配齒)五檔：輸入軸→i1→

i2→

i4→

i3機械式變速器設計第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六

、各檔齒數(shù)的分配串5.

確定倒檔齒

輪的

齒

數(shù)

輸入軸→i1→

i2→

i9→

i10→

i13→

i12串倒檔齒輪模數(shù)與一檔相近。初選倒檔齒數(shù)Z10=21-234計算倒檔軸與中間軸距離：A'=m(Z9+z10)/2串選擇齒輪13合適的齒數(shù)Z13串計算倒檔軸與中間軸距離：A”=m(Z12+z13)/2機械式變速器設計機械式變速器設計第四節(jié)變速器的設計計算

里一、齒輪的損壞形式出輪齒折斷串齒面疲勞剝落

(點蝕)串

移動換擋齒輪端部破壞串齒面膠合4

K。——應力集中系數(shù)，可近似取K。=1.65;4

K

——

摩擦力影響系數(shù)，K=1.1

(主動)或=0

.9

(從動)

;4

b——

齒寬，b=k。m;4

t——端面齒距，t=πm,

m為模數(shù)；

y——

齒形系數(shù)。4

1.輪齒抗彎強度計算4

(

1

)

直齒彎曲應力σw4

F?—

圓周力，F(xiàn)?

=2T

節(jié)圓直徑，d=mz)第四節(jié)變速器的設計計算二

、輪齒強度計算ow=hekr-2m“k./d(T。一計算載荷，d—機械式變速器設計第四節(jié)變速器的設計計算二、輪齒強度計算4

1.輪齒抗彎強度計算4(

2

)

斜齒彎曲應力σw出計算載荷Tg按照第一軸轉矩為Tema

計算→4

當量齒數(shù)zn=z/cos3β→y(查圖)串斜齒輪許用應力180~350N/mm2(

乘

用

車

);

100~250N/mm2

(貨車)機械式變速器設計機械式變速器設計第四節(jié)變速器的設計計算二、輪齒強度計算出2.輪齒接觸應力出計算公式N//mm24F——法向力，F(xiàn)=F1/(cosa

cosβ),

F1為圓周力，

F1=2Tg/d;Tg為計算載荷；d為節(jié)圓直徑4E——彈性模量4

b——齒輪接觸實際寬度(斜齒輪用b/cosβ)

星pz、pb——

主

、從動齒輪節(jié)點處曲率半徑。第四節(jié)變速器的設計計算二、輪齒強度計算

出2.輪齒接觸應力4

曲率半徑p=rsina

(

直齒輪)或p=(rsina)/cos2β(斜齒輪)串計算載荷按第一軸上載荷為Temax

/2計算。串變速器齒輪的許用接觸應力：滲碳齒輪(MPa)液體碳氮共滲齒輪(MPa)一擋和倒擋1900~2000950~1000常嚙合齒輪和高擋1300~1400650~700機械式變速器設計機械式變速器設計第四節(jié)變速器的設計計算二、輪齒強度計算串影響因素串使用條件串齒輪材料(低碳合金鋼：20CrMnTi/15MnCr5

等)串其它處理串強化：噴丸、加大齒根圓弧半徑、加大壓力角串

加工工藝：剃齒→磨齒4熱處理串滲碳淬火串表面58-63HRC

出心部33-48HRC面消移運

動切屑切除方向回轉運動

工件齒輪◎0剃齒刀(b)

單砂輪磨齒(a)

雙砂輪磨齒第四節(jié)變速器的設計計算

二、輪齒強度計算串影響因素串精度級別串運動精度、平穩(wěn)性精度、接觸精度、齒側間隙精度

座不低于7級串齒面粗糙度1.6出齒根粗糙度3.2串效率98%串支承方式(兩點/三點)機械式變速器設計機械式變速器設計第四節(jié)變速器的設計計算二

、輪齒強度計算

串輪齒修形串齒向修形：沿齒線方向修削齒面串齒端修薄串鼓形修整串螺旋角修整串齒端修薄與鼓形修整的綜合應用機械式變速器設計第四節(jié)變速器的設計計算二、輪齒強度計算串輪齒修形串齒廓修形：微量修削齒廓(減緩嚙入和嚙出沖擊)

墨修緣墨修根墨挖根1■二第四節(jié)變速器的設計計算二、輪齒強度計算

串輪齒修形串齒端修薄

：串對齒輪輪齒的一端或兩端，在一小段齒寬范圍內(nèi)，按照對

輪齒齒端逐漸加大削薄量的要求，將齒厚給予削薄稱齒端

修薄。齒端修薄的輪齒亦稱卸載齒串齒端修薄可以減小齒向方向的載荷集中，從而減小載荷分

布不均勻系數(shù)串直線修薄/曲線修薄機械式變速器設計機械式變速器設計第四節(jié)變速器的設計計算三、軸的強度計算串概述4輸入軸、輸出軸、中間軸機械式變速器設計第四節(jié)變速器的設計計算三、軸的強度計算串概述4

齒輪上存在圓周力、徑向力、軸

向力，變速器軸受

到轉矩和彎矩的共同作用串要求軸應有足夠剛度和強度剛度不足會產(chǎn)生彎曲變形，破

壞齒輪的正確嚙合，影響齒輪

的強度、耐磨性和工作噪聲F.

木F?FaT?n1

井(b)第四節(jié)變速器的設計計算三、軸的強度計算4

(

一

)初選軸的直徑串第二軸和中間軸中部直徑d≈0.45A串最大直徑dm

和支承間距I之比串第一軸與中間軸：dm/L=0.16~0.18串第二軸：dm/L=0.18~0.21串第一軸花鍵部分直徑d(mm)可按經(jīng)驗公式初選：d=K3Temax串經(jīng)驗系數(shù)K=4.0~4.6,Temax的單位是Nm。機械式變速器設計機械式變速器設計第四節(jié)變速器的設計計算三、軸的強度計算4(二)軸的剛度驗算串關鍵參數(shù)：軸在垂直面內(nèi)的撓度和水平面內(nèi)的轉

角串

垂直面內(nèi)的撓度使齒輪中心距變化，破壞了齒輪的正確嚙合；串

后者使齒輪相互歪斜，致使沿齒長方向的壓力分布不均勻，磨損增大，壽命降低。第四節(jié)變速器的設計計算

三、軸的強度計算串

(二)軸的剛度驗算4

變速器軸撓度和轉角的計算4Ft—圓周力，F(xiàn)r—

徑向力，F(xiàn)a—軸向力。4

軸在垂直面撓度允許值[fc]=0.05~0.10mm;

坐軸在水平面撓度允許值[fs]=0.10~0.15mm;4

齒輪所在平面的轉角不應超過0.002rad;

串軸的全撓度f≤0.2mmFaab(b-a)

3EIL機械式變速器設計δ=第四節(jié)變速器的設計計算三、軸的強度計算4(三)軸的強度驗算串軸在轉矩和彎矩同時作用下其等效彎矩和應力為：串在低擋工作時，[σ]≤400MPa;2T串應驗算軸上花鍵的齒面擠壓應力

op=ψzhld出T轉矩，ψ載荷不均勻系數(shù)(0.7-0.8),z

齒

數(shù)，h

工作高，I

工作高，

d

平均直徑串變速器的軸用與齒輪相同的材料制造M=

、M

。2+M?2+7T2機械式變速器設計機械式變速器設計第五節(jié)同步器設計一、慣性式同步器串慣性式同步器能做到換

擋

時

，在兩換擋元件之

間的角速度達到完全相等之前不允許

換

擋

，因

而能很好地完成同步器的功能和實現(xiàn)對同步器

的基本要求串按結構形式，慣性式同步器可分為鎖銷式、滑

塊式

、鎖環(huán)式、多片式和多錐式串它們都包括摩擦元件、鎖止元件和彈性元件第五節(jié)同步器設計一、慣性式同步器串(

一

)

鎖環(huán)式同步器

Ring

Synchronizer41.基本結構齒圈

齒圈

定位凹懵

定位滑塊機械式變速器設計接合套定位滑塊花鍵轂缺口鎖環(huán)拔叉鎖環(huán)機械式變速器設計第五節(jié)

同步器設計一、慣性式同步器4

(

一

)

鎖環(huán)式同步器42.

工作原理串工作可靠、零件耐用第五節(jié)

同步器設計一、慣性式同步器4

(

一

)

鎖環(huán)式同步器43.

主要尺寸的確定4(1)接近尺寸：同步器換擋第一階段中間，在滑塊

側面壓在鎖環(huán)缺口側邊的同時，且嚙合套相對滑塊

作軸向移動前，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒倒角之

間的軸向距離b,稱為接近尺寸串尺寸b應大于

零

，取b=0.2-0.3mm3a機械式變速器設計2第五節(jié)

同步器設計一、慣性式同步器4

(

一

)

鎖環(huán)式同步器43.

主要尺寸的確定4(2)分度尺寸：滑塊側面與鎖環(huán)缺口側邊接觸時，

嚙合套接合齒與鎖壞接合齒中心線間的距離a,

稱

為

分度尺寸串尺寸a應等于1/4接合齒齒距32機械式變速器設計機械式變速器設計第五節(jié)

同步器設計一、慣性式同步器4

(

一

)

鎖環(huán)式同步器43.

主要尺寸的確定4

(3)滑塊轉動距離c:滑塊在鎖壞缺口內(nèi)轉動的距

離c

影響分度尺寸a。串滑塊寬度d、滑塊轉動距離c

與缺口寬度尺寸E

之間

的關系有：E=d+2c串滑塊轉動距離c與接合齒齒距t的關系：c=R?t/4R?4R?為滑塊軸向移動后的外半徑，R?為接合齒分度圓半徑第五節(jié)

同步器設計一、慣性式同步器4

(

一

)

鎖環(huán)式同步器43.

主要尺寸的確定串

(4

)

滑塊端隙δ1:δ1指滑塊端面與鎖環(huán)缺口端面之間的間隙。同時嚙合套端面與鎖環(huán)端面的間隙

為δ2,要求δ2

>δ1。若δ2<δ1,則b<0,

在換

擋時會使同步器失去鎖止作用δ?=0.5mmδ?=1.2～2.0mmo2531a機械式變速器設計第五節(jié)

同步器設計一、慣性式同步器4

(

一

)

鎖環(huán)式同步器43.

主要尺寸的確定4

(5)后備行程δ3:指鎖環(huán)端面與齒輪接合齒端面

的間隙。串

預留后備行程的原因是鎖環(huán)的摩擦錐面會因摩擦而

磨損，并在接下來的換

擋

時

，鎖環(huán)要向齒輪方向

增

加少量移動。隨著磨損增加，這種移動也逐漸增多

,

導致間隙δ3逐漸減少直至為零。串此后摩擦錐面會出現(xiàn)間隙和失去摩擦力矩串一般取1.2-2.0機械式變速器設計第五節(jié)同步器設計一、慣性式同步器串(

二

)

多錐式同步器出鎖止面仍在同步環(huán)的接合齒上，只是在原有的兩個錐面之間再插入輔助同步錐串由于錐表面的有效摩擦面積成倍增加，同步轉矩也

相應增加，因而具有較大的轉矩容量和低熱負荷機械式變速器設計第五節(jié)

同步器設計二、主要參數(shù)的確定41.摩擦因數(shù)f4為了獲得較大的摩擦力矩，要求摩擦因數(shù)大且穩(wěn)，

鎖環(huán)常選用黃銅合金(如：錳黃銅)制造；串黃銅合金——鋼材摩擦副在油中工作的摩擦因數(shù)取為0.1;基對錐面的表面粗糙度要求較高，保證在使用過程中

摩擦因數(shù)變

化小

；串摩擦因數(shù)大，則換擋省力或同步時間縮短；!

在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細牙螺紋槽及泄油槽，以保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。機械式變速器設計第五節(jié)

同步器設計二、同步器主要參數(shù)的確定42.同步環(huán)主要尺寸4

(1)錐面螺紋槽的尺寸串

螺紋槽頂部窄一些，則刮油效果好；串

但過窄會使磨損加快，摩擦系數(shù)降低，換擋費力

；串

螺紋槽大一些，便于儲存刮下來的油，但螺距增大又會使

接觸面減少，增加磨損速度。出軸向泄油槽通常為6~12個，槽寬3~4mm。0.45~0.70十0.1~0.2

50°~60°機械式變速器設計總質(zhì)量大些的貨車輕、中型汽車0.60~0.75不大于0.20.1-0.545°一0.25-0.40第五節(jié)

同步器設計二、同步器主要參數(shù)的確定42.同步環(huán)主要尺寸4(2)

錐面半錐角α出

α越小，摩擦力矩越大；但α過小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖

現(xiàn)

象

；串避免自鎖的條件是tan

a≥f。一般取α=6°~8°。串(3)摩擦錐面平均半徑R!R越大，則摩擦力矩越大；串原則上是在可能的條件下，盡可能將R取大些；串R會受到中心距A和相關零件尺寸(如：同步環(huán)徑向厚度)

和布置的限制；機械式變速器設計第五節(jié)

同步器設計二、同步器主要參數(shù)的確定42.同步環(huán)主要尺寸串(4)錐面工作長度b坐b小，可縮短變速器軸向長度，但減少了錐面工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。b=

2

R2

—

摩

用壓力摩擦力矩擦面的許Mmp—π

pfM

m機械式變速器設計第五節(jié)

同步器設計二、同步器主要參數(shù)的確定42.同步環(huán)主要尺寸串(5)同步環(huán)徑向厚度串受結構布置的限制(中心距A、錐

面平均半徑R等)不易取

厚，但必須保證同步環(huán)有足夠的強度；坐

乘用車同步環(huán)厚度較小，選用錳黃銅等材料采用鍛造工藝加工，能提高材料的屈服強度和疲勞壽命；出

貨車同步環(huán)用鋁黃銅等材料壓鑄加工；串

鋼—鉬摩擦副(鋼或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬

)

比銅環(huán)的強度高、耐磨損；機械式變速器設計第五節(jié)

同步器設計二、同步器主要參數(shù)的確定3.

鎖止角β串正確選擇β,可以保證只有同步時才能進行換擋；串

選取β